JP2001225085A - アンモニア態窒素の分解除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塩素系酸化剤によりアンモニア態窒素を効率
よく窒素ガスに分解除去する。 【解決手段】 排水貯槽１０に収容された排水中のアン
モニア態窒素を次亜塩素酸ソーダを用いて分解する際
に、アンモニア態窒素を分解するために必要な次亜塩素
酸ソーダの全量を分割して、排水中に添加する。この分
割添加する方法としては、排水貯槽１０から排水の一部
を反応槽１４に供給し、反応槽１４で次亜塩素酸ソーダ
の一部を添加する。添加後排水のｐＨが変化した場合に
は、必要に応じてｐＨを調整し、再び、排水貯槽１０に
排水を戻す。これを複数回繰り返すことにより、次亜塩
素酸ソーダが分割添加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電所などから非
定常的に排出されるアンモニア態窒素を含有する排水の
ようなアンモニア態窒素含有水を次亜塩素酸ソーダや塩
素（Ｃｌ_２）等の塩素系酸化剤により分解除去するアン
モニア態窒素含有水の処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電所等に設置されている電気集塵機や
エアーヒータなどから非定常的に排出される洗浄排水等
には、アンモニア態窒素が多く含まれている。一方、閉
鎖性水域においては、富栄養化の問題があり、窒素の放
流が規制されている場合も多い。そこで、このようなア
ンモニア態窒素を多く含む排水は、窒素を除去した上で
放流等する必要がある。

【０００３】ここでアンモニア態窒素などの窒素含有排
水の処理方法としては、生物学的硝化脱窒素処理が一般
的であるが、非定常的に排出される排水に対しては、排
水が排出されない時の生物の維持管理が難しいこと、生
物処理は処理量に対する装置が大型となり費用が高くな
ること、などの理由で効率的な処理方法ではない。

【０００４】一方、アンモニア態窒素に関しては、物理
化学的処理方法として、不連続点塩素処理、アンモニア
ストリッピング、湿式触媒法などが知られており、非定
常的な排水などに対しては、これら物理化学処理方法を
採用した小規模な設備により処理を行う検討がなされ、
試みられている。

【０００５】例えば、不連続点塩素注入処理を行う場合
には、非定常的に排出されるアンモニア態窒素を含有す
る排水は排水貯槽などに貯められる。そして、この排水
貯槽から少量を反応槽に移し、ここに必要量の塩素系酸
化剤、例えば次亜塩素酸ソーダを添加すると同時に反応
槽内の排水を攪拌混合させて、排水中のアンモニア態窒
素を窒素ガスに酸化分解している。

【０００６】この場合、反応槽内で生じる次亜塩素酸ソ
ーダによるアンモニア態窒素の分解反応は、次の（１）
式のように表される。

【０００７】

【化１】 ２ＮＨ_３＋３ＮａＯＣｌ → Ｎ_２↑＋３ＮａＣｌ＋３Ｈ_２Ｏ （ １） よって、原排水中のアンモニア濃度に対し、理論上必要
な次亜塩素酸ソーダを添加すればアンモニア態窒素は窒
素ガスとして除去される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実排水
による処理を行ったところ、理論上必要な次亜塩素酸ソ
ーダを投入し反応させると、上述の反応式のような反応
を効率よくおこすことができず、硝酸が発生してしまう
場合のあることがわかった。

【０００９】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、次亜塩素酸ソーダ等の塩素系酸化剤によりアンモ
ニア態窒素を効率よく窒素に分解する方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、アンモニア態
窒素含有水にアンモニア態窒素の分解に必要量の塩素系
酸化剤を添加して前記アンモニア態窒素を酸化分解して
除去する方法であって、前記必要量の塩素系酸化剤を分
割して、前記アンモニア態窒素含有水に添加することを
特徴とする。

【００１１】このように、本発明によれば、アンモニア
態窒素含有水に必要量の塩素系酸化剤を分割して添加す
る。これにより、水中において比較的むらのない酸化分
解反応を行わせることができる。また、塩素系酸化剤を
分割添加することによりｐＨの変動も一度に投入した場
合に比して抑制することができる。そのため、硝酸態窒
素などの副生物の生成が抑制でき、また、無駄な酸化剤
を消費することなく、効率的なアンモニア態窒素の処理
を実施することが可能となる。上記塩素系酸化剤として
は、例えば液化塩素、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素
酸カルシウム（高度さらし粉を含む）等を使用すること
ができる。

【００１２】本発明は、前記塩素系酸化剤によるアンモ
ニア態窒素の処理中、前記アンモニア態窒素含有水のｐ
Ｈを所定のｐＨ範囲に調整することを特徴とする。

【００１３】例えば、処理前のアンモニア態窒素含有水
のｐＨが反応に好適なｐＨ範囲を超えている場合や、塩
素系酸化剤の添加によりｐＨが変動し反応に好適なｐＨ
範囲を超えた場合でも、所定のｐＨに調整することによ
り、副反応を防止することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態を
図面を用いて説明する。

【００１５】図１には、本発明のアンモニア態窒素の分
解除去方法を実施する装置の一例を示す。

【００１６】この装置には、排水貯槽１０が備えられて
いる。この排水貯槽には、発電所等に設置されている電
気集塵機やエアーヒータなど洗浄排水が収容される。こ
の排水は、高濃度のアンモニア態窒素を含有し、非定常
的に排出される排水である。

【００１７】この排水貯槽１０の底部には、ポンプ１２
の吸い込み側が接続されており、吐き出し側は、反応槽
１４の底部に接続されている。そこで、このポンプを駆
動することによって、排水貯槽１０の底部からアンモニ
ア態窒素含有排水の一部が反応槽１４に送り込まれる。

【００１８】上記反応槽１４には、塩素系酸化剤として
の次亜塩素酸ソーダが収容された次亜塩素酸ソーダ貯槽
１６が備えられ、この次亜塩素酸ソーダ貯槽１６から反
応槽１４に次亜塩素酸ソーダが注入される。そこで、こ
の反応槽１４内において、排水中のアンモニア態窒素
が、添加された次亜塩素酸ソーダにより分解される。

【００１９】ここで、注入される次亜塩素酸ソーダによ
り排水中のアンモニア態窒素を窒素に効率よく分解する
ために、この次亜塩素酸ソーダ貯槽１６からは、排水中
のアンモニア態窒素をすべて分解するために必要な量を
分割し、間欠的に注入する。

【００２０】まず、次亜塩素酸ソーダの理論必要量は、
上述の（１）式より明らかなように、アンモニア態窒素
２モルに対し、３モルである。この理論量をアンモニア
態窒素分解のための当量比１とする。そして、反応槽１
４において注入する次亜塩素酸ソーダの総注入量は、少
なくとも当量比１以上、例えば当量比１．１〜１．２の
量とする。

【００２１】そして、この次亜塩素酸ソーダの総注入量
を少なくとも２回、好ましくは２〜３０回、より好まし
くは１０回程度に分割して注入する。すなわち、この分
割された一回分が、反応槽１４に供給された排水に注入
混合される。この分割は不均等に分割してもよいが、分
解反応を制御し易くするために均等に分割することが好
適である。

【００２２】また、反応槽１４には、排水のｐＨを測定
するためのｐＨ計測器１８が備えられ、このｐＨ計測器
１８により次亜塩素酸ソーダ注入後に排水ｐＨが反応に
好適なｐＨ範囲内にあるか否かがモニターされる。ここ
で、反応に好適なｐＨ範囲は、副反応によりトリクロラ
ミンや硝酸態窒素が形成しないｐＨ範囲であり、具体的
にはｐＨ４〜７、好ましくはｐＨ５〜６とすることが望
ましい。

【００２３】さらに、反応槽１４には、ｐＨ計測器１８
において、好適なｐＨ範囲から逸脱した場合に、反応液
中の排水のｐＨを調整するために、酸性溶液、アルカリ
性溶液がそれぞれ収容された酸貯槽２０、アルカリ貯槽
２２が備えられている。この酸性溶液には、例えば、塩
酸、硫酸などを用いることができ、またアルカリ性溶液
には、水酸化ナトリウム水溶液などが用いられる。

【００２４】なお、図１には示していないが、反応槽１
４内には、攪拌機やポンプなどの攪拌手段などを備える
ことができる。攪拌手段を備えることにより、反応槽１
４内に注入された次亜塩素酸ソーダやｐＨ調節剤を迅速
に排水と混合し、次亜塩素酸ソーダの偏りやｐＨの偏り
を防止する。

【００２５】上記反応槽１４の上部は、排水貯槽１０の
上部と接続され、上記次亜塩素酸ソーダの一分割分が注
入された後、排水が排水貯槽１０に戻される。

【００２６】ここで、一分割分の次亜塩素酸ソーダの注
入の時、ポンプ１２を連続的に運転し、反応槽１４に排
水を流通させておく。このときの反応槽１４の滞留時間
は５〜６分程度の比較的短い時間でよい。従って、次亜
塩素酸ソーダは、反応槽１４で、希釈してから排水貯槽
１０に戻されることになる。そして、実際のアンモニア
態窒素と次亜塩素酸ソーダとの反応は排水貯槽１０内で
行われることになる。

【００２７】このように、一分割分の次亜塩素酸ソーダ
の注入が終了した場合には、所定の時間おいてから、再
び、次の分割分の次亜塩素酸ソーダが注入される。な
お、この間、ポンプ１２を連続して運転し、排水を排水
貯槽→反応槽→排水貯槽と循環させておく。

【００２８】この次亜塩素酸ソーダの注入間隔は、副反
応が生じない範囲で設定することができ、例えば、１時
間程度にすることができる。例えば、排水に、１０回に
分けて次亜塩素酸ソーダを間欠的に添加する場合には、
その間隔を１時間とすることにより、およそ９時間で処
理が可能となる。

【００２９】このように次亜塩素酸ソーダを分割し、こ
れをアンモニア態窒素を含有する排水に間欠的に添加す
ることにより、次亜塩素酸ソーダの偏り、それに伴う排
水中のｐＨの偏りを低減し、副反応が生じることを低減
することができる。この結果、この方法によれば、アン
モニア態窒素を窒素ガスに効率よく分解することが可能
となる。

【００３０】なお、上記装置により処理される対象は、
発電所の電気集塵機やエアーヒータなどから非定常的に
排出されるアンモニア態窒素を含有する洗浄排水に限ら
れず、広く、アンモニア態窒素を含有する水であればよ
い。

【００３１】また、上記装置では、排水貯槽と反応槽と
を管により接続して、循環型としたが、次亜塩素酸ソー
ダを排水に分割して添加することができれば、これに限
られない。例えば、複数の槽を直列接続し、各槽に次亜
塩素酸ソーダを分注する構成や、１つの貯槽に時間をお
いて分注してもよい。さらに、上述の例における反応槽
１４に対する次亜塩素酸ソーダの１回の注入もさらに分
割するとよい。

【００３２】

【実施例】以下に、アンモニア態窒素含有排水に次亜塩
素酸ソーダを分割添加した実施例を、一括添加した参照
例と比較して示す。実験には、某火力発電所の電気集塵
機の洗浄排水１Ｌをビーカーに採取して行った。実施例
における次亜塩素酸ソーダの添加は、１０回に分割して
間欠的に行い、添加の間隔は１時間毎とした。なお参照
例の結果を表１に、実施例の結果を表２に示す。

【００３３】

【表１】 表１に示すように参照例では、次亜塩素酸ソーダ非添加
の排水には、アンモニア態窒素が９７０ｍｇ／Ｌ濃度で
含まれていたが、これに０．９当量の次亜塩素酸ソーダ
を一括添加すると、アンモニア態窒素（ＮＨ_４−Ｎ）
は、６３ｍｇ／Ｌまで低下した。しかし、硝酸態窒素
（ＮＯ_３−３）については当初２ｍｇ／Ｌ程度であった
のが、６７ｍｇ／Ｌまで上昇した。

【００３４】また、１．１当量の次亜塩素酸ソーダを一
括添加した参照例では、０．９当量の次亜塩素酸ソーダ
を添加した場合に比して、さらに、アンモニア態窒素
は、５．４ｍｇ／Ｌまで低下したが、硝酸態窒素はさら
に上昇し、９０ｍｇ／Ｌまで副生された。

【００３５】

【表２】 一方、表２に示すように、実施例では、反応時の排水の
ｐＨを常に６．０に調整しながら１．１当量の次亜塩素
酸ソーダを１０分割して添加したところ、アンモニア態
窒素は９７０ｍｇ／Ｌから０．５ｍｇ／Ｌまで低下し、
硝酸態窒素は、２ｍｇ／Ｌから８．７ｍｇ／Ｌ程度の上
昇で留まった。しかし、１．１当量の次亜塩素酸酸ソー
ダを１０分割して添加した場合であっても、反応時のｐ
Ｈが１．７と低い場合及びｐＨが９．８と高い場合は、
参照例に比べると低いものの、処理水の硝酸態窒素濃度
が７０ｍｇ／Ｌ程度まで上昇している。

【００３６】以上の通り、実施例では、１．１当量の次
亜塩素酸ソーダの添加により、ほぼ完全に排水中のアン
モニア態窒素を分解除去することができ、その際に、副
生物である硝酸態窒素の形成を抑制することも可能であ
ることが確認された。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
アンモニア態窒素を含有する排水に次亜塩素酸ソーダ等
の塩素系酸化剤を分割して添加し、また、添加時の排水
中のｐＨ変化をモニターすることにより、硝酸態窒素な
どの副生を低減して、排水中などに含有されているアン
モニア態窒素を効率的に分解することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のアンモニア態窒素の分解除去方法を
実施する装置の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１０ 排水貯槽、１４ 反応槽、１６ 次亜塩素酸ソー
ダ貯槽、１８ ｐＨ計測器、２０ 酸貯槽、２２ アル
カリ貯槽。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アンモニア態窒素含有水にアンモニア態
   窒素の分解に必要量の塩素系酸化剤を添加して前記アン
   モニア態窒素を酸化分解して除去する方法であって、 前記必要量の塩素系酸化剤を分割して、前記アンモニア
   態窒素含有水に添加することを特徴とするアンモニア態
   窒素の分解除去方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、 前記塩素系酸化剤よるアンモニア態窒素の処理中、前記
   アンモニア態窒素含有水のｐＨを所定のｐＨ範囲に調整
   することを特徴とするアンモニア態窒素の分解除去方
   法。